本发明涉及x光成像，特别涉及一种提供x射线衍射分析、x射线锥形束成像、x射线双能正交成像、x射线相衬成像等多种测量模式的桌面式多功能x射线分析装置及其数据采集方法。
背景技术：
1、随着基础研究战略地位的提高，对新材料和物质结构的探索也越来越深入，x射线成像技术也在这方面也发挥了越来越重要的作用。并且，随着平板成像探测器的发展与普及，x射线成像技术也越来越数字化。需求的增加和技术的进步，促使不同的x射线测量模式，如x射线衍射分析、x射线锥形束成像、x射线双能正交成像、x射线相衬成像等等，也不断被广泛应用。
2、其中，x射线透视成像直接利用x射线对物质的穿透作用，可以直接观察待测物质的内部结构的损伤。x射线衍射(x-raydiffraction)，利用x射线在晶体中的衍射现象来获得衍射后x射线信号特征，经过处理得到衍射图谱。利用谱图信息不仅可以实现常规显微镜的确定物相，并拥有“透视眼”来看晶体内部是否存在缺陷(位错)和晶格缺陷等。x射线穿过物体后，不仅强度发生了衰减，其相位也发生了改变。x射线相衬成像利用的就是这一原理，通过纪录穿过物体的x射线相位的改变，来反映物体内部电子密度的分布，也即物体内部结构。x射线锥形束ct是利用锥形束x射线源和平面矩阵探测器实现三维成像的一种成像方式，相比于传统的螺旋ct，锥形束ct具有扫描速度快、空间分辨率高、射线利用率高、辐射剂量小等优点。
3、但是，目前要实现以上所有功能，需要购买几种不同功能的设备才能满足要求。而这种方案占用空间大，配置成本高，需要占用大量的空间资源和科研经费。不仅如此，控制这些设备也需要配备不同的控制室，又会占用大量的空间资源。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本发明提供了一种多功能x射线分析装置，所述装置将x射线衍射、相衬和锥形束ct功能集成在同一成像研究平台，并配套设计了一套完整的数据采集方法。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种多功能x射线分析装置，包括：
4、短光路，所述短光路包括衍射分析用x射线源111、衍射分析用探测器112、锥形束成像用平板探测器121、锥形束成像用x射线源122、载物台1 131、载物台2 132、衍射分析用x射线源基座141、燕尾槽1 142、二维滑台1 143、转盘连接板1 144、锥形束成像用平板探测器基座145、衍射分析用探测基座151、燕尾槽2 152、二维滑台2 153、转盘连接板2 154、锥形束成像用x射线源基座155、传动机构1 161、传动机构2 162；
5、长光路，所述长光路包括小焦点x射线源211、小焦点x射线源三轴位移平台212、非晶硅平板探测器213、平板探测器三轴位移平台214、光栅基座1 221、光栅三轴位移滑台1222、光栅基座2 231、光栅三轴位移滑台2 232；
6、基座31及上部框架32。
7、在一些实施例中，所述的一种多功能x射线分析装置，所述衍射分析用x射线源基座141、燕尾槽1 142、二维滑台1 143和转盘连接板1 144，在传动机构1 161的驱动下，做对称旋转运动或者非对称旋转运动。
8、在一些实施例中，所述的一种多功能x射线分析装置，所述锥形束成像用平板探测器基座145、衍射分析用探测基座151、燕尾槽2 152、二维滑台2 153、转盘连接板2 154，在传动机构2 162的驱动下，做对称旋转运动或者非对称旋转运动。
9、在一些实施例中，所述的一种多功能x射线分析装置，所述二维滑台1 143和二维滑台2 153用于调整锥形束成像用平板探测器121和锥形束成像用x射线源122的相对位置；所述小焦点x射线源三轴位移平台212和平板探测器三轴位移平台214用于调整小焦点x射线源211和非晶硅平板探测器213的相对位置。
10、在一些实施例中，所述的一种多功能x射线分析装置，所述载物台1 131和载物台2132根据被测物体尺寸和成像要求调整升降高度水平面的位置，带动被测物体旋转。
11、在一些实施例中，所述的一种多功能x射线分析装置，光栅基座1221在光栅三轴位移滑台1 222进行二维运动，光栅基座1 221用于安装光栅；光栅基座2 231在光栅三轴位移滑台2 232进行二维运动，光栅基座2 231用于安装光栅。
12、在一些实施例中，所述的一种多功能x射线分析装置，所述多功能包括：x射线衍射分析、x射线锥形束成像、x射线双能正交成像、x射线相衬成像。
13、在一些实施例中，所述的多功能x射线分析装置，所述数据采集方法执行x射线衍射分析的步骤如下：
14、(1)将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1 221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最高处；
15、(2)待相应的位置传感器将到位信号传送至控制电脑后，将短光路的x射线衍射分析光路旋转至于装置的正面，且与长光路平行状态；
16、(3)将待测物体放至载物台1 131，完成待测条件初始化；
17、(4)启动扫描软件开始数据采集；
18、(5)采集完毕后，依次将衍射分析用x射线源111、衍射分析用探测器112调至水平状态；将短光路旋转至与长光路垂直状态；将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1 221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最低处；
19、(6)关闭系统。
20、在一些实施例中，所述的数据采集方法，所述数据采集方法执行x射线锥形束成像测量包括：短光路x射线锥形束成像、长光路x射线锥形束成像。
21、在一些实施例中，所述的数据采集方法，所述数据采集方法执行所述短光路x射线锥形束成像的步骤如下：
22、(1)将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1 221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最高处；
23、(2)待相应的位置传感器将到位信号传送至控制电脑后，将短光路的微焦点x射线锥形束成像光路旋转至于装置的正面，且与长光路平行状态；
24、(3)将待测物体放至载物台2 132上，调整载物台2 132的高度和水平位置；
25、(4)通过二维滑台1 143和二维滑台2 153调整锥形束成像用平板探测器121和锥形束成像用x射线源122的相对位置；
26、(5)启动扫描软件开始数据采集；
27、(6)采集完毕后，将短光路旋转至与长光路垂直状态；将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1 221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最低处；
28、(7)关闭系统。
29、在一些实施例中，所述的数据采集方法，所述数据采集方法执行所述长光路x射线锥形束成像的步骤如下：
30、(1)将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1 221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最高处；
31、(2)待相应的位置传感器将到位信号传送至控制电脑后，将短光路旋转至与长光路垂直状态；
32、(3)将待测物体放至载物台2 132上，调整载物台132到适当高度和水平位置；
33、(4)通过小焦点x射线源三轴位移平台212和平板探测器三轴位移平台214调整小焦点x射线源211和非晶硅平板探测器213的相对位置；
34、(5)启动扫描软件开始数据采集；
35、(6)采集完毕后，将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1 221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最低处；
36、(7)关闭系统。
37、在一些实施例中，所述的数据采集方法，所述数据采集方法执行x射线双能正交成像的步骤如下：
38、(1)将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1 221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最高处；
39、(2)待相应的位置传感器将到位信号传送至控制电脑后，将短光路旋转至与长光路垂直状态；
40、(3)通过二维滑台1 143和二维滑台2 153调整锥形束成像用平板探测器121和锥形束成像用x射线源122的相对位置；
41、(4)将待测物体放至载物台2 132上，调整载物台2 132的高度和水平位置；
42、(5)通过小焦点x射线源三轴位移平台212和平板探测器三轴位移平台214调整小焦点x射线源211和非晶硅平板探测器213的相对位置；
43、(6)分别设置锥形束成像用x射线源122和小焦点x射线源211的管电流和管电压；
44、(7)启动扫描软件开始数据采集；
45、(8)采集完毕后将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最低处；
46、(9)关闭系统。
47、在一些实施例中，所述的数据采集方法，所述数据采集方法执行x射线相衬成像的步骤如下：
48、(1)将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1 221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最高处；
49、(2)待相应的位置传感器将到位信号传送至控制电脑后，将短光路旋转至与长光路垂直状态；
50、(3)将待测物体放至载物台2 132上，调整载物台2 132的高度和水平位置；将成像配套光栅分别放至光栅基座1 221和光栅基座2 231；
51、(4)通过小焦点x射线源三轴位移平台212和平板探测器三轴位移平台214调整小焦点x射线源211和非晶硅平板探测器213的相对位置；
52、(5)分别通过光栅三轴位移滑台1 222和光栅三轴位移滑台2 232，将光栅基座1221和光栅基座2 231移动到满足实验要求的相对位置；
53、(6)分别设置小焦点x射线源的管电流和管电压；
54、(7)启动扫描软件开始数据采集；
55、(8)采集完毕后将长光路的小焦点x射线源211、非晶硅平板探测器213、光栅基座1221、光栅基座2 231移动到距离短光路最远处且最低处；
56、(9)关闭系统。
57、本发明的有益效果是：
58、本发明创新的将x射线衍射分析、x射线锥形束成像、x射线双能正交成像、x射线相衬成像四种测量模式高度集成在一个平台上，降低了设备的成本；桌面式结构占用空间小，降低了对安装场地的要求。用户可以在四种测量模式的基础之上，灵活的选择实验组合，探索物质在不同测量模式下的各种性质。
1.一种多功能x射线分析装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种多功能x射线分析装置，其特征在于，所述衍射分析用x射线源基座(141)、燕尾槽1(142)、二维滑台1(143)和转盘连接板1(144)，在传动机构1(161)的驱动下，做对称旋转运动或者非对称旋转运动。
3.根据权利要求1所述的一种多功能x射线分析装置，其特征在于，所述锥形束成像用平板探测器基座(145)、衍射分析用探测基座(151)、燕尾槽2(152)、二维滑台2(153)、转盘连接板2(154)，在传动机构2(162)的驱动下，做对称旋转运动或者非对称旋转运动。
4.根据权利要求1所述的一种多功能x射线分析装置，其特征在于，所述二维滑台1(143)和二维滑台2(153)用于调整锥形束成像用平板探测器(121)和锥形束成像用x射线源(122)的相对位置；所述小焦点x射线源三轴位移平台(212)和平板探测器三轴位移平台(214)用于调整小焦点x射线源(211)和非晶硅平板探测器(213)的相对位置。
5.根据权利要求1所述的一种多功能x射线分析装置，其特征在于，所述载物台1(131)和载物台2(132)根据被测物体尺寸和成像要求调整升降高度水平面的位置，带动被测物体旋转。
6.根据权利要求1所述的一种多功能x射线分析装置，其特征在于，光栅基座1(221)在光栅三轴位移滑台1(222)进行二维运动，光栅基座1(221)用于安装光栅；光栅基座2(231)在光栅三轴位移滑台2(232)进行二维运动，光栅基座2(231)用于安装光栅。
7.根据权利要求1所述的一种多功能x射线分析装置，其特征在于，所述多功能包括：x射线衍射分析、x射线锥形束成像、x射线双能正交成像、x射线相衬成像。
8.一种数据采集方法，应用于权利要求1-7任一项所述的多功能x射线分析装置，其特征在于，所述数据采集方法执行x射线衍射分析的步骤如下：
9.根据权利要求8所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据采集方法执行x射线锥形束成像测量包括：短光路x射线锥形束成像、长光路x射线锥形束成像。
10.根据权利要求9所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据采集方法执行所述短光路x射线锥形束成像的步骤如下：
11.根据权利要求9所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据采集方法执行所述长光路x射线锥形束成像的步骤如下：
12.根据权利要求8所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据采集方法执行x射线双能正交成像的步骤如下：
13.根据权利要求8所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据采集方法执行x射线相衬成像的步骤如下：
